一种高强度、低电阻率复合导电塑料的制备方法技术

本发明专利技术揭示了一种高强度、低电阻率复合导电塑料的制备方法，通过选材、导电纤维梳理及针刺、塑料基体浸渍、烘干、模压成型制得复合导电塑料。本发明专利技术提供了高强度、低电阻率复合导电塑料的制备方法，通过将导电纤维预先梳理和针刺形成连通的导电网络，同时具有承受载荷时应力扩散均匀、破坏稳定性较好、和力学性能好等特点，尤其是通过超声的方式，使树脂均匀地浸渍在导电纤维中，大幅度提高了导电塑料的导电性能和力学性能，同时不丧失其加工性，可用于制作具有防静电、防电磁波干扰和无尘要求的电子生产设备、电子仪器、仪表外壳和无尘生产车间的装饰材料等，具有广阔的应用前景。

A preparation method of composite conductive plastics with high strength and low resistivity

【技术实现步骤摘要】
一种高强度、低电阻率复合导电塑料的制备方法
本专利技术涉及一种高强度、低电阻率复合导电塑料的制备方法，属于新材料的

技术介绍
塑料在高分子工业中主要以绝缘体产品的形式存在和使用。随着手机、笔记本电脑等便携式电磁辐射源的迅速增加，对轻量化电磁干扰屏蔽材料的需求越来越大，关于聚合物导电复合材料的研究引起学术界和工业界的广泛关注，因此，研发导电塑料的主要目的在于防静电、电磁波干扰和射频干扰等，进而预防事故发生、保障信息安全、节约经济。根据合成原料和加工工艺的不同，导电塑料可以分为结构型和复合型两大类。结构型导电塑料是高分子本身或经混杂后具有导电性能的塑料，该类导电塑料的加工性能差，应用较少。复合型导电塑料根据制备方法的不同，又可以分成以下两种：1.表面处理法，是利用电镀或化学镀等对塑料制品表面涂敷导电涂料形成很薄的金属层使其具有导电性，，包括金属热喷涂法、干法镀层法、湿法镀层法和导电涂层法。但是，该类导电塑料具有易剥离和脱层等缺点。2.填料分散复合法，是由具有较好电绝缘性的合成树脂和具有良好导电性的填料的它添加剂通过混炼造粒，并采用注射、压塑或挤出成型等方法制得，具有可一次成型、可设计多种复杂形状、易加工和成本低等优势。因此，目前人们主要关注填充型导电复合材料的研究。对于填充型导电塑料，导电填料起到非常重要的作用。导电填料分为金属类(银、铜、镍)、金属氧化物类(氧化锌晶须、氧化锡)、碳素类(炭黑、石墨、碳纤维、碳纳米管、石墨烯)以及复合型导电填料，形态多为纤维或粉末。金属类导电填料制备而成的导电塑料具有成本高、刚性大、密度大，以及应用范围小等不足，不适合目前轻量化的发展需求。碳素类导电填料拥有良好的导电性能，但是，这类导电塑料制备过程中，导电填料的添加量较高，虽然导电性能得到提升，但力学性能和加工性能受到影响。例如，中国专利技术专利200910052384.0公开了一种以回收塑料为基体的导电塑料的制备方法，是在高速搅拌下将处理好的炭黑与塑料基体混合均匀，并挤出造粒，制备得到表面电阻率为105Ω的导电塑料。但是，从断裂伸长率的结果可以看出，该导电塑料的脆性很大。中国专利技术专利201710542098.7提供了一种抗冲击导电塑料材料，由树脂基体、导电材料、复合纤维材料和各种助剂构成，但是，该专利并没有提供具体的制备过程。中国专利技术专利201810137548.9公开了一种新型导电塑料的制备工艺，将聚酰胺树脂、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物、导电添加剂、冲击改性剂、偶联剂在4分钟内陆续加入反应釜，先干混10-20分钟，再将干混混合物加入双螺杆挤出机的加料口中挤出成线、冷却，然后切割造粒，最终制备得到拉伸强度为15.8MPa，体积电阻率为58Ω的导电塑料。通过在查阅专利技术专利过程中，发现很多专利只是给出制备原材料，并没有给出明确的制备过程和导电率，比如中国专利技术专利201811136792.X，一种导电塑料；中国专利技术专利201610492316.6，一种导电塑料；中国专利技术专利201610732752.6，一种改性高强度导电塑料；中国专利技术专利201610956425.9，一种导电塑料；中国专利技术专利201710635411.1，一种导电塑料；中国专利技术专利201711062226.4，一种新型导电塑料；中国专利技术专利201711127214.5，一种尼龙导电塑料。因此，新型的导电填料和新的导电塑料制备工艺是当前亟待解决的问题。需要开发一种高性能、多功能，同时具有良好的加工性和低成本的复导电塑料的制备方法，其能够在保持优异导电性能和屏蔽性能的前提下，具有良好的加工性能、力学性能、阻燃、耐热，以及较低的生产成本。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决上述现有技术的不足，提出一种高强度、低电阻率复合导电塑料的制备方法。为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案为：一种高强度、低电阻率复合导电塑料的制备方法，包括如下步骤：S1选材，按照质量百分比选择：10～90％塑料基体、0.1～2％抗氧化剂、及3～50％短切导电纤维；S2导电纤维梳理及针刺，将短切导电纤维放入混棉机中混合，喂入混杂纤维于罗拉式梳理机进行除杂、混合、均匀成单纤维状，再将单纤维状梳理成薄网，利用交叉折叠铺网机将薄网制成纤维薄膜，再将其反复针刺加固得到三维混杂纤维针刺毡；S3塑料基体浸渍，采用抗氧化剂处理塑料基体，将处理后的塑料基体溶解在有机溶剂中，并将针刺毡放入溶液中，在超声作用下处理30～180min，使塑料基体充分浸渍针刺毡；S4烘干，将浸渍溶液的针刺毡置于鼓风烘箱或真空烘箱中于50～120℃下处理30～120min，直至溶剂挥发干净；S5模压成型，将步骤S4得到的浸有塑料基体的针刺毡放入模具内，模具上下各铺上一层复合基材，将浸有塑料基体的针刺毡置于两层复合基材中间形成复合结构，然后将该复合结构置于平板硫化机中，通过程序控制压片机热压成型制备得到复合导电塑料。优选地，所述步骤S1中，所述塑料基体为聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚氯乙烯(PVC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚砜(PSF)、聚苯硫醚(PPS)、聚碳酸酯(PC)、尼龙6(PA6)、尼龙66(PA66)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚甲醛(POM)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)或丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)中的一种或者多种组合。优选地，所述步骤S1中，所述有机溶剂为丙酮、甲醇、乙醇、正丁醇、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳、甲苯、二甲苯、二甲基亚砜或N,N-二甲基甲酰胺中的一种或者多种组合。优选地，所述步骤S1中，所述短切导电纤维为镀镍碳纤维、铜纤维、银纤维、不锈钢纤维中的一种或者多种组合。优选地，所述镀镍碳纤维的长度为2～6mm、直径为6～10μm，所述铜纤维的长度为3～10mm、直径为30～80μm，所述银纤维的长度为2～10mm、直径为30～60μm，所述不锈钢纤维的长度为4～6mm、直径为5～15μm。优选地，所述步骤S2中，混棉机的角钉帘的频率为5～20Hz，梳理机的进料机的频率为5～20Hz；铺网机的上帘频率为10～40Hz，铺网机的下帘频率为20～35Hz，铺网机的丁帘频率为1～25Hz；针刺频率为10～50Hz，预进料频率为10～30Hz，预出料频率为10～30Hz，主针刺深度为1～10mm，主刺机的布针密度为2000枚/m。优选地，所述步骤S3中，超声功率为300W。优选地，所述步骤S5中，模压温度为100～280℃，模压压力为1～10MPa，模压时间为5～60min。本专利技术的有益效果主要体现在：1.采用梳理和针刺相结合的方法将短切导电纤维制备成三维混杂纤维针刺毡，制备的针刺毡力学性能均匀，层间力学性能高，将其与塑料基体混合可以有效地改善塑料基体的导电性能。尤其是针刺法是一种机械固网方法，与水刺工艺、湿法工艺相比，有利于减少环境污染，而且针刺技术工艺简单、可设计性强，能够制备各种大尺寸、复杂形状的预制体，很适合进行大规模批量本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高强度、低电阻率复合导电塑料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：/nS1选材，按照质量百分比选择：10～90％塑料基体、0.1～2％抗氧化剂、及3～50％短切导电纤维；/nS2导电纤维梳理及针刺，将短切导电纤维放入混棉机中混合，喂入混杂纤维于罗拉式梳理机进行除杂、混合、均匀成单纤维状，再将单纤维状梳理成薄网，利用交叉折叠铺网机将薄网制成纤维薄膜，再将其反复针刺加固得到三维混杂纤维针刺毡；/nS3塑料基体浸渍，采用抗氧化剂处理塑料基体，将处理后的塑料基体溶解在有机溶剂中，并将针刺毡放入溶液中，在超声作用下处理30～180min，使塑料基体充分浸渍针刺毡；/nS4烘干，将浸渍溶液的针刺毡置于鼓风烘箱或真空烘箱中于50～120℃下处理30～120min，直至溶剂挥发干净；/nS5模压成型，将步骤S4得到的浸有塑料基体的针刺毡放入模具内，模具上下各铺上一层复合基材，将浸有塑料基体的针刺毡置于两层复合基材中间形成复合结构，然后将该复合结构置于平板硫化机中，通过程序控制压片机热压成型制备得到复合导电塑料。/n

【技术特征摘要】
1.一种高强度、低电阻率复合导电塑料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
S1选材，按照质量百分比选择：10～90％塑料基体、0.1～2％抗氧化剂、及3～50％短切导电纤维；
S2导电纤维梳理及针刺，将短切导电纤维放入混棉机中混合，喂入混杂纤维于罗拉式梳理机进行除杂、混合、均匀成单纤维状，再将单纤维状梳理成薄网，利用交叉折叠铺网机将薄网制成纤维薄膜，再将其反复针刺加固得到三维混杂纤维针刺毡；
S3塑料基体浸渍，采用抗氧化剂处理塑料基体，将处理后的塑料基体溶解在有机溶剂中，并将针刺毡放入溶液中，在超声作用下处理30～180min，使塑料基体充分浸渍针刺毡；
S4烘干，将浸渍溶液的针刺毡置于鼓风烘箱或真空烘箱中于50～120℃下处理30～120min，直至溶剂挥发干净；
S5模压成型，将步骤S4得到的浸有塑料基体的针刺毡放入模具内，模具上下各铺上一层复合基材，将浸有塑料基体的针刺毡置于两层复合基材中间形成复合结构，然后将该复合结构置于平板硫化机中，通过程序控制压片机热压成型制备得到复合导电塑料。


2.根据权利要求1所述一种高强度、低电阻率复合导电塑料的制备方法，其特征在于：
所述步骤S1中，所述塑料基体为聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚氯乙烯(PVC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚砜(PSF)、聚苯硫醚(PPS)、聚碳酸酯(PC)、尼龙6(PA6)、尼龙66(PA66)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚甲醛(POM)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)或丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)中的一种或者多种组合。


3.根据权利要求1所述一种高强度、低电阻率复合导电塑料的制备方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：石伟平，
申请(专利权)人：深圳市欣天科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44